Wer schon einmal hinter einer zögerlichen Person am Steuer festhing, kennt den Frust. Dennoch spricht offenbar einiges dafür, beim Fahren so vorsichtig zu handeln, als hinge einem das eigene Leben daran.
Wer sein Auto so fährt, als hätte man bereits gestern ankommen müssen, beschleunigt bekanntermaßen den Verschleiß des Fahrzeugs.
Aggressives Fahren lässt EV-Batterien schneller altern
Für Besitzerinnen und Besitzer von Elektrofahrzeugen (EVs) kommt offenbar eine weitere Sorge hinzu: Eine neue Auswertung von Daten real genutzter batterieelektrischer EVs deutet darauf hin, dass aggressives Fahren die Alterung der Batterie beschleunigen kann.
Und der Effekt ist keineswegs gering. Der aggressivste Fahrstil könnte ungefähr 2,5-mal so viel Verlust an Batteriekapazität verursachen wie der schonendste Eco-Fahrstil.
„Dieses Ergebnis“, schreibt ein Forschungsteam der Shanghai Dianji University in China, „zeigt, dass die Optimierung des Fahrstils ein wirksamer Weg ist, die Alterung von Antriebsbatterien zu mindern und die Zykluslebensdauer zu verlängern.“
Die Ergebnisse erschienen in Scientific Reports.
Da die Verkäufe von EVs weltweit steigen, werden die Lithium-Ionen-Batterien, die diese Fahrzeuge antreiben, zu einem immer wichtigeren Bestandteil des globalen Fahrzeugbestands.
Eine Lithium-Ionen-Batterie fällt nicht einfach nach einer bestimmten Zahl von Ladevorgängen plötzlich aus. Stattdessen nimmt ihre Fähigkeit, elektrische Energie zu speichern, mit der Zeit schrittweise ab. Ein EV, dessen nutzbare ursprüngliche Kapazität einst bei beispielsweise 100 Prozent lag, könnte später nur noch 80 Prozent erreichen.
Das verringert unter anderem die Reichweite pro vollständiger Ladung. Die Batteriealterung kann außerdem Aspekte wie die Leistung und den Restwert des Fahrzeugs beeinflussen.
Die Batterie eines EVs lässt sich zwar letztlich austauschen, doch günstig ist das nicht: Schätzungen zufolge macht sie ein Viertel der gesamten Verkaufskosten des Fahrzeugs aus.
Ein gewisser Verlust an Batterielebensdauer ist normal und zu erwarten – Zeit und Nutzung hinterlassen ihre Spuren. Die Forschenden Hao Cheng, Zhongwei Gu und Wangqiang Gao wollten jedoch ermitteln, welcher Anteil der Alterung auf den Fahrstil zurückzuführen sein könnte.
So untersuchte das Forschungsteam den Fahrstil
Das Team wertete ein komplettes Jahr an Daten aus realem Fahrbetrieb von 15 EVs aus, die 2022 in Guangzhou unterwegs waren. Die Autos fuhren über das Jahr hinweg unter typischen Bedingungen in Stadt, Vorstadt und auf Autobahnen; Nutzungsdaten wurden alle 10 Sekunden erfasst.
Anschließend fassten die Forschenden die Daten in 60-Sekunden-Abschnitte zusammen. Diese enthielten Fahrzeuggeschwindigkeit, Batteriestrom, Ladezustand, Spannung und Temperatur. Auf Grundlage dieser Abschnitte ordneten sie die Fahrweise des Autos fünf Kategorien zu.
Geschwindigkeit, Strom und Ladezustand dienten als wichtigste Kennzahlen, um Muster zu erkennen: Sie sollten zeigen, wie sanft oder aggressiv die Fahrenden beschleunigten und verzögerten sowie wie intensiv das Fahrzeug insgesamt genutzt wurde.
Die sanfteste Kategorie war Eco-Fahren. Die aggressivste Kategorie war dadurch gekennzeichnet, dass der Batterie sehr hohe elektrische Ströme entnommen wurden; dazu zählten etwa wiederholte hohe Drehmomentanforderungen bei vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeiten.
Danach berechneten die Forschenden, wie sich diese Fahrstile auf die gesamte Batteriekapazität auswirkten.
Statt lediglich nach Zusammenhängen zwischen Faktoren wie Beschleunigung und Batteriestress zu suchen, entwickelten sie ein Verfahren des maschinellen Lernens. Damit trennten sie die Folgen des Fahrverhaltens von anderen Einflüssen auf die Batteriealterung – insbesondere vom anfänglichen Ladezustand der Batterie, der Temperatur und der Zeit im Leerlauf.
Batteriestress und Kapazitätsverlust im Vergleich
In den Extremfällen zeigte der aggressivste Fahrstil die stärkste und unmittelbarste Wirkung auf die Batterie: Das aggressivste Fahren verursachte 18.4-mal mehr Alterungsstress als Eco-Fahren.
Dabei handelt es sich allerdings um den unmittelbaren Stress und nicht um eine Prognose der langfristigen Degradation. Dafür speisten die Forschenden die Merkmale jedes Fahrstils in ein Batteriealterungsmodell ein und berechneten den erwarteten Kapazitätsverlust nach 1,000 Lade-Entlade-Zyklen.
Der Unterschied war ziemlich überraschend.
Beim sanftesten Fahrstil verlor die Batterie nach 1,000 Zyklen 21.15 Prozent ihrer maximalen Kapazität. Beim aggressivsten Stil betrug der Verlust dagegen satte 53.22 Prozent.
Nach Einschätzung der Forschenden lag der Grund in hartem Beschleunigen und Verzögern sowie in einer übermäßigen Beanspruchung des Batteriestroms.
Sowohl die aggressive als auch die Eco-Gruppe wiesen eine ähnliche Durchschnittsgeschwindigkeit auf. Die Gruppe mit extrem aggressivem Fahrstil zog jedoch einen durchschnittlichen Effektivwertstrom von 66.02 Ampere, verglichen mit 20.56 Ampere in der Eco-Fahrgruppe.
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Die Forschenden modellierten außerdem, was passieren würde, wenn sämtliche anderen Fahrdaten unverändert blieben und nur das Fahrverhalten von aggressiv zu Eco-Fahren wechselte. Der kurzfristige Stress für die Batterie sank dabei um 91.3 Prozent.
Die endgültige Degradationsrate ist jedoch lediglich eine Vorhersage. Für keine der Fahrgruppen lagen dem Team Daten zur Batterielebensdauer über 1,000 Ladezyklen vor.
Dennoch wird das Ergebnis durch mehrere unterschiedliche Teile der Analyse gestützt, die alle in dieselbe Richtung weisen: Wer der Batterie mehr abverlangt, lässt sie offenbar schneller altern.
Vorerst könnten Fahrende von EVs die Lebensdauer einer kostspieligen Batterie also verlängern, indem sie etwas weniger stark aufs Gaspedal treten.
Die Forschungsarbeit wurde in Scientific Reports veröffentlicht.
Dieser Artikel wurde von Fiona MacDonald auf Fakten geprüft und von Fiona MacDonald redigiert. Wir sind stolz auf unseren Prozess, aber auch wir sind nur Menschen. Wenn Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.
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